第一章 1.参考系 时间 质点-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一物理必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（教科版2019）

1．参考系　时间　质点 课程标准 核心素养 1．经历质点模型的建构过程，了解质点的含义 2．知道将物体抽象为质点的条件 3．研究物体运动时，会选合适的参考系 物理观念：质点、时间、时刻、参考系等概念 科学思维：建立物理模型的方法 科学探究：物体看作质点的条件、参考系选取原则 科学态度与责任：能根据实际情况选定参考系 一、参考系 1．定义：研究物体的运动时，总要选取某个物体作为参照，这个物体叫作参照物，它以及与它保持相对静止的物体组成一个系统，叫作参考系。 2．选取原则与结果 参考系的选择原则上是任意的，只是选择不同的参考系，物体的运动情况可能会有所不同。 二、时间和时刻 1．定义：在物理学中，可以用时间坐标定量描述，即用时间轴上的点表示时刻，用时间轴上的一段长度表示时间(时间间隔)。 2．生活中的“时间” 日常生活中的“时间”，有时指“时刻”，有时指“时间间隔”，应根据具体情况判定。如“什么时间出发”指的是时刻，“出发多长时间了”指的是时间间隔。 三、质点 1．定义：在满足一定条件时，可以把物体简化、抽象为一个具有质量的点，称为质点。 2．物体看作质点的条件：物体的大小和形状在研究的问题中可以忽略不计。 1．关于参考系，下列说法正确的是(　　) A．参考系必须是静止不动的物体 B．参考系必须是静止不动或正在做直线运动的物体 C．研究物体的运动，可选择不同的参考系，但选择不同的参考系观察结果是一样的 D．研究物体的运动，可选择不同的参考系，但选择不同的参考系对于研究同一物体的运动而言，一般会出现不同的结果 D　[参考系不一定是静止不动的物体，运动的物体也可以做参考系，并且不一定是做直线运动的物体，选项A、B错误；研究物体的运动，可选择不同的参考系，但选择不同的参考系观察的结果一般是不一样的，例如一列高速行驶的动车，对地面观察者来说动车是运动的，但是对动车上的观察者来说则动车是静止的，选项C错误，D正确。] 2．在图中所示的时间轴上标出的是下列哪些时间或时刻？(　　) A．第4 s初 B．第6 s末 C．第3 s D．前3 s D　[时间是指时间的长度，在时间轴上对应一段线段；时刻是指时间点，在时间轴上对应的是一个点。从时间轴上来看表示的是从0到3 s的一段时间，表示的是时间间隔，即前3 s的时间，所以D正确，选项A、B、C错误。] 3．判断正误 (1)质点是一种对实际物体的科学抽象，是一种理想化的物理模型。 (√) (2)很小的物体一定能看成质点。(×) (3)做直线运动的物体一定能看成质点。(×) 知识点一　参考系的选取及应用 观察下面的漫画，图中司机对乘车人说：“你没动。”而路上的小女孩说：“真快！”关于司机和小女孩对乘车人运动状态的描述，为什么会出现这两种不同的现象呢？ 提示：　乘车人和车具有相同的速度，保持相对静止，司机以汽车为参考系，认为乘车人是静止的；相对地面来说，汽车在运动，小女孩以地面为参考系，看到的乘车人是运动的。 1．参考系的理解 (1)选取参考系一般应根据研究对象和研究对象所在的系统来决定。研究地面上物体的运动时，常选取地面或相对地面静止的物体作为参考系。 (2)参考系的选取可以是任意的。在实际问题中，参考系的选取以研究问题方便、对运动的描述尽可能简单为原则。 2．参考系的四个性质 任意性 参考系可以任意选取 标准性 用来作参考系的物体都是假定不动的，被研究的物体是运动还是静止，都是相对于参考系而言的 差异性 选择不同的参考系，同一运动的观察结果可能不同 统一性 比较不同物体的运动时，应该选择同一参考系 如图所示为反映“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”的山水画，以下有关参考系的判断正确的是(　　) A．“竹排江中游”，以竹排上的人为参考系 B．“竹排江中游”，以竹排为参考系 C．“青山两岸走”，以竹排上的人为参考系 D．“青山两岸走”，以江岸上的树为参考系 C　[“竹排江中游”是竹排相对青山(或江岸上的树)在运动，因此是以青山(或江岸上的树)为参考系的，以竹排上的人为参考系，竹排是静止的，选项A错误；研究竹排的运动，不能以竹排为参考系，B错误；“青山两岸走”是青山相对竹排(或竹排上的人)在运动，因此是以竹排(或竹排上的人)为参考系的，若以江岸上的树为参考系，青山是静止的，选项C正确，D错误。] 针对练1： 中国是掌握空中加油技术的少数国家之一。如图所示是我国自行研制的第五代战斗机“歼－20”在空中加油的情景，以下列的哪个物体为参考系时加油机是运动的(　　) A．“歼－20”战斗机 B．加油机中的飞行员 C．地面上的房屋 D．“歼－20”战斗机里的飞行员 C　[以地面上的房屋或者与大地相对静止的物体为参考系，加油机是运动的；以“歼－20”战斗机、加油机中的飞行员、“歼－20”战斗机里的飞行员为参考系，加油机是静止的，故C正确。] 针对练2： (多选)云台山是全球首批世界地质公园，青龙峡景点有“中原第一峡谷”美誉。这里气候独特，水源丰富，植被原始完整，是生态旅游的好去处。游客除了乘坐索道缆车观赏怡人的风景以外，还能感受悬挂在高空的刺激感。如图所示，对于正在乘坐索道缆车观光的某游客来说，以下说法正确的是(　　) A．以自己为参考系，看到对面的山迎面走来 B．以对面的山为参考系，自己静止不动 C．以自己为参考系，看到同一缆车里的人向对面的山不断靠近 D．以所乘坐的缆车为参考系，看到两边的青山绿树向身后走去 AD　[以自己(或自己乘坐的缆车)为参考系，看到对面的山迎面走来，看到同一缆车里的人静止不动，看到两边的青山绿树向身后走去，A、D正确，C错误。以对面的山为参考系看到自己向山靠近，B错误。] 知识点二　时刻和时间间隔的不同 2020年11月24日4时30分，长征五号遥五运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空，火箭飞行约2 200 s后，顺利将嫦娥五号探测器送入预定轨道。请问以上实例中，哪些是时间间隔？哪些是时刻？ 提示：　2020年11月24日4时30分指的是时刻，2 200 s 指的是时间间隔。 1．时刻和时间间隔的区别和联系 － 时刻 时间间隔 区别 (1)时刻指一瞬间，对应物体的一个状 (2)在时间轴上用一个点表示 (3)只有先后、早迟的区分，没有长短之分态 (1)时间间隔指两时刻之间的间隔，对应于物体的一个过程 (2)在时间轴上用线段表示 (3)有长短之分 联系 (1)用t1和t2分别表示先后两个时刻，Δt表示两个时刻之间的时间间隔，则Δt＝t2－t1 (2)时间轴上的两个点无限靠近时，它们间的时间间隔就会趋于0，时间间隔就趋于时刻了 2．时刻、时间间隔在时间轴上的表示 两点注意： (1)第n s与n s的意义不同：前者指时间间隔为1 s，后者指时间间隔为n s。 (2)第n s末与第(n＋1)s初是同一时刻。 下列说法正确的是(　　) A．“北京时间10点整”指的是时间，一节课是45 min指的是时刻 B．列车在上海站停了20 min，指的是时刻 C．在有些情况下，时间就是时刻，时刻就是时间 D．电台报时时说：“现在是北京时间8点整”，这里实际上指的是时刻 D　[“北京时间10点整”指的是时刻，一节课是45 min指的是时间，故A错误。列车在上海站停了20 min，指的是时间，故B错误。在日常生活中，人们对时间与时刻的说法并不是特别明确，在有些情况下，“时间”就是时刻，如“现在是什么时间？”，但是时刻不能是时间，故C错误。电台报时时说：“现在是北京时间8点整”，这里实际上指的是时刻，故D正确。] 针对练1：2018年12月8日2时14分至2时36分，我国在西昌卫星发射中心利用“长征三号”乙运载火箭发射“嫦娥四号”探测器，对月球背面开展着陆巡视探测。经过约38万 km、26天的漫长飞行，2019年1月3日10时26分，“嫦娥四号”探测器在月球背面南极—艾特肯盆地中的冯·卡门撞击坑内自主着陆，并通过“鹊桥”中继星传回世界第一张近距离拍摄的月背影像图。下列说法正确的是(　　) A．“2时14分至2时36分”是时刻 B．“26天”是时刻 C．“10时26分”是时刻 D．“10时26分”是时间 C　[“2时14分至2时36分”和“26天”是时间，“10时26分”是时刻，所以只有选项C正确。] 针对练2：2019年10月1日上午，庆祝中华人民共和国成立70周年大会在北京天安门广场隆重举行。关于阅兵的组织实施，下列选项涉及时间间隔的是(　　) A．10月1日上午10点整，李克强宣布纪念大会开始 B．10月1日上午10：15，军乐团吹响阅兵式号角，总书记阅兵开始 C．阅兵按照机动进入、列队、阅兵式、分别式、疏散回撤5个步骤组织实施，阅兵式和分列式时间大约80分钟 D．阅兵式上，有三个“70”特别醒目：鸣放礼炮70响、10个英模方队共打出70面旗、空中护旗方队采取“70”纪念字样编队飞行 C　[关于时刻和时间间隔，一定要抓住最主要的问题。时刻对应时间轴上的一个点；而时间间隔则对应时间轴上的一段。A选项中“10：00”、B选项中“10：15”，都对应时间轴上的一个点，即时刻；而“80 min”指的是所经历的时间，它对应时间轴上的一段，即时间间隔；在D选项中的“70”既不是时刻也不是时间间隔，因此C正确。] 知识点三　物体与质点 2022年6月19日，一列动车组列车行驶在海南省琼海市境内的海南环岛铁路上。6月20日零时起，全国铁路实行新的列车运行图，客货运输提质增效，城市旅行时间再压缩，有效助力经济社会发展。研究列车的各种运动情况时。 情况1：研究列车进站的时间。 情况2：研究列车从城市到另一城市的时间。 试比较两种情况下，能否将列车看作质点？ 提示：　情况1：列车进站时，列车的长度与站台相比不能被忽略，所以在研究列车进站的时间时，不能将列车看作质点。 情况2：列车的长度与从城市到另一城市的距离相比，可以忽略不计，所以在研究列车从城市到另一城市的时间时，可以将列车看作质点。 1．物体与质点的区别 实际物体有大小、形状、体积；质点没有大小、形状、体积，只突出质量这一要素。 2．质点可否代替物体取决于所研究的问题 当物体的大小与形状相对于所研究的问题没有影响或影响很小时，该物体可以看作质点。 3．质点是一种理想化的物理模型 (1)质点是为了研究问题方便而对实际物体的科学抽象，实际中并不存在。 (2)在物理研究中，突出问题的主要方面，忽略次要因素而建立的理想化模型，是物理经常采用的一种科学研究方法，质点是典型的物理模型之一。 如图所示的物体或人，在各选项的研究情境中可以看成质点的是(　　) A．甲图是高速列车，在研究进站列车的各节车厢停靠位置时 B．乙图是绕地球运动的“北斗”导航卫星，在研究卫星运行周期时 C．丙图是单杠比赛中的体操运动员，评委在评判他的技术动作时 D．丁图是正在演出的芭蕾舞演员，观众在欣赏他们的舞蹈表演时 B　[研究进站列车的各节车厢停靠位置时，列车的大小不可以忽略，不能把列车看作质点，A错误；研究绕地球运动的“北斗”导航卫星的周期时，卫星的大小可以忽略不计，可以把卫星看作质点，B正确；研究体操运动员的动作时，运动员的形状、大小不能忽略，故不能看成质点，C错误；观众在欣赏芭蕾舞演员的舞蹈表演时，演员的形状、大小不能忽略，故不能看成质点，D错误。] 针对练1：(多选)为了提高枪械射击时的准确率，制造时会在枪膛内壁刻有螺旋形的槽。这样，当子弹在枪管中运动时，会按照旋转的方式前进。离开枪管后，子弹的高速旋转会降低空气密度、侧风等外部环境对子弹的影响，从而提高子弹飞行的稳定性。下列关于子弹运动的说法中正确的是(　　) A．当研究子弹的旋转对子弹飞行的影响时可以把子弹看作质点 B．当研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时可以把子弹看作质点 C．无论研究什么问题都可以把子弹看作质点 D．能否将子弹看作质点，取决于我们所研究的问题 BD　[在研究子弹的旋转对飞行的影响时不能忽略子弹的大小和形状，因此不可以把子弹看作质点，故A错误；研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时，其大小和形状可忽略，可以把子弹看作质点，故B正确；能否将子弹看作质点，取决于所研究的问题，只要其大小和形状对所研究问题的影响可以忽略，就可以看成质点，故C错误，D正确。] 针对练2：如图所示，下列几种情况下的物体，可将物体当作质点来处理的是(　　) A．甲：研究正在吊起货物的起重机的运动时 B．乙：研究正在旋转的硬币的运动时 C．丙：研究太空中“神舟十一号”飞船的位置时 D．丁：研究门的运动时 C　[A、B、D选项中的研究对象的大小、形状忽略后，起重机、硬币、门的运动将无法研究，故A、B、D选项中的研究对象不能被当作质点。C选项中“神舟十一号”飞船的大小、形状忽略后，对于确定宇宙飞船的位置无影响，故C项中的宇宙飞船可以被当作质点。] 　科学思维提素养——理想化方法与理想化模型　　　　　　　　　　　　 在物理学研究中，研究对象受许多因素的影响，如果同时考虑这诸多因素，那就无法使用数学知识达到定量研究的目的。在一定条件下我们把非本质的次要因素找出来，加以剔除，抓住其主要因素和本质特征并进行抽象概括、研究，这种研究方法称为物理学中的理想化方法。用这种方法将研究对象(物体、过程等)简化成抽象模型，我们称之为物理学中的理想化模型。 质点这一理想化模型就是这种方法的具体应用。除质点外，在学习中还会接触到很多的理想化模型，像光线、光滑面在现实中并不存在，它们都只是一种理想化的模型。 应用1：2021年2月24日6时29分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功实施第三次近火制动，进入近火点280千米、远火点5．9万千米、周期2个火星日的火星停泊轨道。探测器将在停泊轨道上运行约3个月，环绕器7台载荷将全部开机，开始科学探测。关于“天问一号”，下列说法正确的是(　　) A．研究“天问一号”展开太阳能帆板的过程时可以将其看成质点 B．研究“天问一号”从地球奔向火星的运行轨迹时可以将其看成质点 C．分析“天问一号”运行途中调整姿态的过程时可以将其看成质点 D．估测“天问一号”进入环火轨道时距火星的距离，不能将其看成质点 B　[研究“天问一号”展开太阳能帆板的过程时，其大小和形状不可忽略，不可以将其看成质点，故A错误；研究“天问一号”从地球奔向火星的运行轨迹时，其大小和形状可忽略，可以将其看成质点，故B正确；分析“天问一号”运行途中调整姿态的过程时，其大小和形状不可忽略，不可以将其看成质点，故C错误；估测“天问一号”进入环火轨道时距火星的距离，其大小和形状可忽略，可以将其看成质点，故D错误。] 应用2：在研究下列四种情况中所提出的问题时，所涉及的对象能看作质点的是(　　) A　[地球绕太阳公转时，地球的大小远小于地球到太阳的距离，研究地球绕太阳公转的周期时，地球能看成质点；火车进站所用的时间是从车头进站开始到车尾进站为止，不能将火车看成质点；花样滑冰运动员的比赛比的是身体各部分的动作及协调性等方面，不能将运动员看成质点；要研究运动员跨栏的姿势(即身体各部分的位置及协调性)，不能将运动员视为质点，只有选项A正确。] 1．(多选)下列物体或人可以看成质点的是(　　) A．研究从北京开往天津的一列高速列车的速率 B．研究绕月球运动的“嫦娥二号”卫星的运行轨迹 C．在单杠比赛中的体操运动员 D．表演精彩芭蕾舞的演员 AB　[完成单杠动作的运动员和表演芭蕾舞的演员，他们的姿态、肢体动作是需要研究的，不能把他们看成质点，C、D错误；从北京开往天津的高速列车和绕月球运动的卫星的形状、大小对于所研究的问题可忽略，可看成质点，A、B正确。] 2．(多选)关于时刻和时间间隔，下列说法正确的是(　　) A．京沪高铁首发G1次列车于6月30日15时从北京南站发车，这里指的是时刻 B．高速摄像机拍摄子弹穿过苹果瞬间的照片，曝光时间为10－6 s，这里指的是时刻 C．每晚中央电视台新闻联播开始的时间是19时，这里指时间间隔 D．物体在第4 s内指的是物体在第3 s末到第4 s末这段时间间隔 AD　[6月30日15时指的是时刻，选项A正确；10－6 s虽然很短，但指的是时间间隔，选项B错误；新闻联播开始于19时，指的是时刻，选项C错误；画出时间轴可知，选项D正确。] 3． 在如图所示的女排比赛中，下列情境中的研究对象可以视为质点的是(　　) A．研究女排比赛中运动员扣球的动作时 B．确定运动员在球场上的位置时 C．研究比赛中运动员发出的旋转球时 D．确定落在边线处的排球是否在界内时 B　[研究女排比赛中运动员扣球的动作时，运动员的形状对研究结果有较大影响，因此运动员不可视 为质点，但研究运动员在球场上的位置时可将运动员视为质点，A错误，B正确；在研究发出的旋转球和排球落点是否在界内时球的大小对研究结果的影响不可忽略，因此，不能将排球视为质点，C、D错误。] 4． 如图所示，从沿水平直线匀速飞行的飞机上落下一个物体，地面上的人看到物体是沿曲线下落的，飞机上的人看到物体是沿直线竖直下落的。关于上述观察结果所对应的参考系，下列说法正确的是(　　) A．二者都以飞机为参考系 B．二者都以地面为参考系 C．地面上的人以飞机为参考系，飞机上的人以地面为参考系 D．地面上的人以地面为参考系，飞机上的人以飞机为参考系 D　[地面上的人看到物体是沿曲线下落的，是以地面为参考系的，飞机上的人看到物体是沿直线竖直下落的，是以飞机为参考系的，选项D正确。] 5． 如图所示，由于有风，河岸上的旗帜向右飘，在河面上的A、B两船上的旗帜分别向右、向左飘，则两条船的运动状态是(　　) A．A船肯定是向左运动的 B．A船肯定是静止的 C．B船肯定是向右运动的 D．B船可能是静止的 C　[河岸上的旗帜向右飘，说明风是由左向右吹的，A船旗帜向右飘，说明A船相对于风是向左运动的，故A船可能向左运动，可能静止，也可能向右做速度小于风速的运动，选项A、B错误；B船旗帜向左飘，说明B船相对于风是向右运动的，故B船应做向右且船速大于风速的运动，选项C正确，D错误。] 学科网（北京）股份有限公司 $$